DE102015203847A1 - Neutral particles sputtering mass spectrometer device - Google Patents
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Abstract
Eine Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung (10) umfasst eine Temperatursteuereinrichtung (21) für eine Probe (W), eine Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung (30), welche einen Ionenstrahl (P) auf die Probe zum Erzeugen von neutralen Teilchen strahlt, eine Laserbestrahlungsvorrichtung (40), welche die neutralen Teilchen mit einem Laser zum Erhalten von photo-erregten Ionen bestrahlt, ein Massenspektrometer (50), welches die herausgezogenen photo-erregten Ionen einzieht und eine Massenanalyse ausführt, einen Antriebssystem-Spiegel (62), welcher einziehbar in einem Laserlichtpfad zwischen der Laserbestrahlungsvorrichtung (40) und dem Probentisch (20) vorgesehen ist und den Laser (G) reflektiert, wenn dieser innerhalb des Laserlichtpfads positioniert ist, und einen Profiler (60), welcher in einer reflektierenden Richtung des Antriebssystem-Spiegels (62) angeordnet ist und ein Merkmal des Lasers (G) erkennt.A neutral particle sputter mass spectrometer apparatus (10) comprises a temperature control means (21) for a sample (W), an ion beam irradiation means (30) which irradiates an ion beam (P) to the sample for generating neutral particles, a laser irradiation device (40) which irradiates the neutral particles with a laser for obtaining photo-excited ions, a mass spectrometer (50) which draws the extracted photo-excited ions and performs mass analysis, a drive system mirror (62) retractably provided in a laser light path between the laser irradiation device (40) and the sample table (20) and reflecting the laser (G) when positioned within the laser light path and a profiler (60) arranged in a reflective direction of the drive system mirror (62) is arranged and detects a feature of the laser (G).
Description
GEBIET TERRITORY
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung. The embodiment of the present invention relates to a neutral particle sputter mass spectrometer apparatus.
HINTERGRUND BACKGROUND
In den vergangenen Jahren wurde eine Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung entwickelt, welche eine Vorrichtung für einen fokussierten Ionenstrahl und eine Vorrichtung für eine Laseroszillation verwendet. In dieser Vorrichtung wird ein in einer Spalte innerhalb einer Ionenstrahl-Vorrichtung erzeugter Ionenstrahl auf einen bestimmten Bereich einer Probe zum Durchführen von Sputtern gestrahlt. Ein Laser wird auf neutrale Teilchen, welche in der obigen Weise gesputtert wurden, gestrahlt und gemäß einer Ionenstrahlabtastung erzeugte neutrale Teilchen werden durch ein Massenspektrometer zum Erhalten eines Abtastbilds gemäß einer Masse getrennt/erkannt (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 und 2). In recent years, a neutral particle sputtering mass spectrometer apparatus using a focused ion beam apparatus and a laser oscillation apparatus has been developed. In this device, an ion beam generated in a column within an ion beam device is irradiated to a specific region of a sample for performing sputtering. A laser is irradiated to neutral particles sputtered in the above manner, and neutral particles generated according to ion beam scanning are separated / recognized by a mass spectrometer for obtaining a scan image according to a mass (for example, see Patent Documents 1 and 2).
In von einer Vorrichtung für einen fokussierten Ionenstrahl bereitgestellten Laser-SNMS-Messungen ist ein Strahldurchmesser eines primären Ionenstrahls wenige 10 Nanometer (nm) klein, und ist daher anfällig für eine Verunreinigung durch Wasser, Sauerstoff, Kohlenwasserstoff, etc., welche auf der Oberfläche einer Messprobe verteilt sind, wenn dies mit einer sekundären Ionen-Massenspektrometer-Vorrichtung verglichen wird. Daher würden sich selbst innerhalb ein und derselben Probe die Quantifizierungsergebnisse eines erkannten Elements in Abhängigkeit davon unterscheiden, worauf der primäre Ionenstrahl gestrahlt wird. Daher wäre es schwierig, eine Reproduzierbarkeit mit einer hohen Genauigkeit aufrecht zu erhalten. In laser SNMS measurements provided by a focused ion beam apparatus, a beam diameter of a primary ion beam is a few 10 nanometers (nm), and is therefore susceptible to contamination by water, oxygen, hydrocarbons, etc. present on the surface of a Sample are compared when compared with a secondary ion mass spectrometer device. Therefore, even within one and the same sample, the quantification results of a detected element would differ depending on where the primary ion beam is irradiated. Therefore, it would be difficult to maintain reproducibility with high accuracy.
Da der primäre Ionenstrahldurchmesser in den oben genannten Laser-SNMS-Messungen klein ist, wird die Ionisierungsrate der neutralen Teilchen in einer Postionisierung leicht dadurch beeinflusst, worauf der Laser gestrahlt wird. Da sich der Ionisierungsquerschnitt in Abhängigkeit von dem Element unterscheiden würde, ist es notwendig, die Position des Laser-Kondensierungspunkts genau festzustellen und zu steuern, wenn eine Messung ausgeführt wird. Allerdings war es, da die Position des Laser-Kondensierungspunkts durch den Signalbetrag der durch das Massenspektrometer erkannten Ionen gesteuert wird, unmöglich, Faktoren wie beispielsweise eine Primärionenstrahlbestrahlung, Laserbestrahlung und Einzugstiming-Bedingungen eines sekundären Ions zu trennen und Laserbestrahlung-Bedingungen zwischen den Messproben zu vereinheitlichen. Daher war es schwierig, die Quantitativität von Messungen aufrecht zu erhalten. Since the primary ion beam diameter is small in the above-mentioned laser SNMS measurements, the ionization rate of the neutral particles in a post ionization is easily influenced by whereupon the laser is irradiated. Since the ionization area would differ depending on the element, it is necessary to accurately detect and control the position of the laser condensing point when a measurement is made. However, since the position of the laser condensing point is controlled by the signal amount of the ions detected by the mass spectrometer, it has been impossible to separate factors such as a primary ion beam irradiation, laser irradiation, and pull-in timing conditions of a secondary ion, and to unify laser irradiation conditions between the measurement samples , Therefore, it was difficult to maintain the quantitativeity of measurements.
In den vergangenen Jahren wurde bei Messungen mittels eines Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometers (Time to Fly Secondary Ion Mass Spectrometer-TOF-SIMS), bei welchem fokussierte Ionenstrahlen (Focused Ion Beams-FIB) die primären Ionenstrahlen sind, und eines Laser-SNMS-Vorrichtung, eine Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung, welche eine Quantitativität von Messungen durch Vereinheitlichen von Laserbestrahlung-Bedingungen zwischen Messproben aufrecht erhält, was in einer hohen Sensitivität und einer hohen Reproduzierbarkeit resultiert, benötigt. In recent years, measurements have been made using a Time to Fly Secondary Ion Mass Spectrometer (TOF-SIMS), in which focused ion beams (FIBs) are the primary ion beams, and a laser SNMS. Apparatus, a neutral particle sputtering mass spectrometer apparatus which maintains quantitativeity of measurements by uniformizing laser irradiation conditions between measurement samples, resulting in high sensitivity and high reproducibility.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
DETAILBESCHREIBUNG LONG DESCRIPTION
Eine Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst einen Probentisch, welcher eine Probe, welche ein Massenspektrometer-Ziel ist, hält und eine Temperatursteuereinrichtung für die Probe umfasst, einen Ionenstrahl, welcher auf die durch den Probentisch gehaltene Probe zum Erzeugen von neutralen Teilchen gestrahlt wird, eine Laserbestrahlungsvorrichtung, welche die neutralen Teilchen mit einem Laser zum Erhalten von photo-erregten Ionen bestrahlt, eine Zugelektrode, welche die photo-erregten Ionen herauszieht, ein Massenspektrometer, welches die herausgezogenen photo-erregten Ionen einzieht und eine Massenanalyse ausführt, einen Antriebssystem-Spiegel, welcher einziehbar in einem Laserlichtpfad zwischen der Laserbestrahlungsvorrichtung und dem Probentisch vorgesehen ist und den Laser reflektiert, wenn dieser in dem Laserlichtpfad positioniert ist, und einen Profiler, welcher in einer reflektierenden Richtung des Antriebssystem-Spiegels angeordnet ist und ein Merkmal des Lasers erkennt. A neutral particle sputter mass spectrometer apparatus according to an embodiment comprises a sample table holding a sample, which is a mass spectrometer target, and a temperature controller for the sample, an ion beam which is incident on the sample held by the sample table is irradiated by neutral particles, a laser irradiation device which irradiates the neutral particles with a laser for obtaining photo-excited ions, a pulling electrode which pulls out the photo-excited ions, a mass spectrometer which draws the photo-excited ions pulled out, and a mass analysis performs a drive system mirror which is retractably provided in a laser light path between the laser irradiation device and the sample table and reflects the laser when positioned in the laser light path, and a profiler which is in a reflective direction of the drive system mirror is arranged and detects a feature of the laser.
Die Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung
Eine Temperatursteuereinrichtung
Die Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung
Die Laserbestrahlungsvorrichtung
Die Massenspektrometer-Vorrichtung
Die Profilvorrichtung
Die in der obigen Weise konfigurierte Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung
Nachfolgend wird der Antriebssystem-Spiegel
Mit anderen Worten werden die primären Ionenstrahlen P von der Ionenstrahl-Erzeugungsvorrichtung
Nachdem die Analyse von einer bis zu einer Vielzahl von Proben W abgeschlossen ist, wird, um eine Quantifizierung der Messung aufrecht zu erhalten, wodurch eine hohe Sensitivität und Reproduzierbarkeit gesteigert wird, der oben erwähnte Ablauf aus ST4 ausgeführt und die Laserbestrahlungsvorrichtung
In der in der obigen Weise konfigurierten Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt und sind nicht gedacht den Schutzbereich der Erfindungen zu beschränken. Tatsächlich können die hierin beschriebenen neuen Ausführungsformen in einer Vielzahl von anderen Formen ausgebildet werden; weiterhin können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hierin beschriebenen Ausführungsformen gemacht werden, ohne von dem Geist der Erfindungen abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sind zum Abdecken solcher Formen oder Modifikationen, wie diese innerhalb des Schutzbereichs und des Geistes der Erfindungen fallen würden, gedacht. While particular embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example only and are not intended to limit the scope of the inventions. In fact, the novel embodiments described herein may be embodied in a variety of other forms; Furthermore, various omissions, substitutions, and alterations can be made in the form of the embodiments described herein without departing from the spirit of the inventions. The appended claims and their equivalents are intended to cover such forms or modifications as would come within the scope and spirit of the inventions.
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